Mecanica De Materiales

Ingeniería de materiales I221 G.Oroz

ENSAYO DE TRACCIÓN. También denominado ensayo de tensión; mide la resistencia de un material ante la aplicación de una fuerza estática o gradualmente aplicada. El material en forma de probeta cilíndrica es colocado en una máquina de pruebas, donde al ser sujetado firmemente con la ayuda de mordazas, le es aplicada una carga de tracción. Conforme la carga esaplicada, la probeta experimenta elongaciones que son medidas y registradas para su posterior análisis.
Mordazas Carga

Probeta Cuello de botella

Normalmente una probeta típica tiene un diámetro de 0.505 plg y una longitud calibrada de 2 plg. Para medir el alargamiento del material, causado por la aplicación de la fuerza en la longitud calibrada, se utiliza un extensómetro (galgaextensiométrica). La geometría de la probeta se debe apegar a las siguientes normas: NOM B-310 ASTM A-370 ASTM E-8 1.- Esfuerzo ingenieril (σ): Para un material dado, los resultados de un solo ensayo son aplicables a todo tamaño y forma de muestras, solo si se transforma la fuerza en esfuerzo y las elongaciones en deformaciones unitarias, de acuerdo a las siguientes expresiones:

σ =

F A0

ε=

l −l0 l0

F = Carga aplicada A0 = Área original de sección del material

σ = Esfuerzo

Donde:

Donde: ε = Deformación unitaria l = Longitud final de la probeta l0 = Longitud inicial de la probeta

2.- Módulo de elasticidad (E): Conocido también como módulo de Young, corresponde a la pendiente de la curva σ - ε, en la región elástica, su planteamiento se basa en la ley de Hooke:

E=

σ εEste módulo está relacionado con la energía de enlace de los átomos; por lo que materiales con grandes módulos de elasticidad, tienen altos puntos de fusión y presentan gran rigidez. Ejemplo: El hierro tiene un módulo de elasticidad de 206.9 Mpa; aproximadamente tres veces mayor que el del aluminio, 69 Mpa. 3.- Curva esfuerzo - deformación: Al graficar los valores de Esfuerzo contradeformación, se pueden apreciar una serie de puntos característicos de interés: a) Límite de proporcionalidad. Hasta este punto se cumple la ley de Hooke, (La deformación unitaria es proporcional al esfuerzo). b) Límite de elasticidad. A partir de aquí, termina el comportamiento elástico y comienza el comportamiento plástico. c) Límite de fluencia. En este punto los materiales experimentan un súbitoalargamiento, ya que las dislocaciones comienzan a deslizarse entre si. Se presenta endurecimiento por trabajo en frío. En ingeniería se acostumbra tomarlo como referencia para diseñar.
Límite de elasticidad Punto de ruptura (ingeniería) Límite de proporcionalidad

(σ)

Esfuerzo máximo

Punto de ruptura (Real)

Límite de fluencia

(ε)

1

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d) Esfuerzomáximo. Es la máxima cantidad de esfuerzo que el material puede soportar. A partir de esta magnitud, la probeta empieza a deformarse aun ante la aplicación de cargas menores. Corresponde a la máxima ordenada en la gráfica (esfuerzo - deformación unitaria). e) Punto de ruptura. La probeta se rompe aunque el esfuerzo experimentado sea menor que el esfuerzo máximo. En el diagrama se presentan dospuntos de ruptura: El real y el de ingeniería. Punto de ruptura real. Es el que se ubica al determinar el esfuerzo de ruptura dividiendo La carga entre el área de sección real de la probeta en el cuello de botella. Punto de ruptura de ingeniería. En este el punto se determina dividiendo la fuerza entre al área inicial de la probeta. 4.- Deformaciones Cuando una probeta se somete a una fuerza deuniaxial, se produce una deformación del material. Si el material vuelve a sus dimensiones originales cuando la fuerza cesa se dice que el material ha sufrido una DEFORMACIÓN ELÁSTICA. El número de deformaciones elásticas en un material es limitado ya que aquí los átomos del material son desplazados de su posición original, pero no hasta el extremo de que tomen nuevas posiciones fijas. Así cuando...